万向节滑动叉零件的机械加工工艺规程装备设计

题 目：万向节滑动叉零件的机械加工工艺规程装备设计44 / 50文档可自由编辑打印一、设计题目(学生空出，由指导教师填写)二、原始资料(1) 被加工零件的零件图 1张(2) 生产类型:中批或大批大量生产三、上交材料(1) 被加工工件的零件图 1张 (2) 毛坯图 1 张 (3) 机械加工工艺过程综合卡片(参附表1) 1张(4) 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1张(4) 夹具装配图 1张(5) 夹具体零件图 1张 (6) 课程设计说明书(50008000字) 1份说明书主要包括以下内容（章节）目录 摘要（中外文对照的，各占一页）零件工艺性分析机械加工工艺规程设计 指定工序的专用机床夹具设计 方案综合评价与结论体会与展望参考文献 列出参考文献(包括书、期刊、报告等，10条以上)课程设计说明书一律用A4纸、纵向打印.四、进度安排(参考)(1) 熟悉零件,画零件图 2天 (2) 选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片 5天(3) 工艺装备设计(画夹具装配图及夹具体图) 9天(4) 编写说明书 3天(5) 准备及答辩 2天五、指导教师评语成 绩： 指导教师日期摘要本次设计所给定的零件是解放牌汽车底盘传动轴上的万向节滑动叉它位于传动轴的端部。主要作用一是传递扭矩，使汽车获得前进的动力；二是当汽车后桥钢板弹簧处在不同的状态时，由本零件可以调整传动轴的长短及其位置。零件的两个叉头部位上有两个孔，是用来安装滚针轴承并且与十字轴相连，起万向节轴节的作用。而零件外圆内的花键孔与传动轴端部的花键轴相配合，用于传递动力之用。而这次的夹具也是用于装夹此零件，而夹具的作用也是为了提高零件的劳动生产率、保证加工质量、降低劳动强度。而夹具的另一个目的也是为了固定零件位置，使其得到最高的效率。关键字：万向节滑动叉；传递扭矩；调整位置；夹具；提高效率AbstractThe design of the parts is given the liberation of licensing automobile chassis on the drive shaft universal joints sliding fork it in the end of the drive shaft. First, the main role in transmission of torque, vehicle access to forward momentum and the other is when the car rear axle leaf spring in a different state, the parts can be adjusted by the length of the drive shaft and its location. Parts of the two forks first two holes on the site, is used to install a needle roller bearings and axle connected with the Crusaders, from the Joint axis of the role.Cylindrical and parts of the transmission shaft spline hole and the end of the spline shaft fit for power transmission purposes. But this time the fixture is also used in this fixture parts, and the jig is also to enhance the role of parts of labor productivity, and ensure processing quality, reduce labor intensity. Another purpose of the fixture and also to parts fixed location to the maximum efficiency.Keyword: Joint sliding fork ; transfer torque ; adjusting the position; fixture; improve efficiency 目 录1.零件的分析11.1零件的作用11.2零件的工艺分析12工艺规程的设计22.1确定毛坯的制造形式22.2基准的选择22.2.1粗基准的选择22.2.2精基准的选择23制定工艺路线33.1工艺路线方案一33.2工艺路线方案二33.3工艺方案的比较与分析44机械加工余量、工序尺寸及其毛皮尺寸的确立74.1外圆表面84.2外圆表面延轴线长度方向84.3两内孔84.4花键孔84.5两孔外端面95确定切削用量及其工时115.1加工条件115.2计算切削用量116专用夹具设计256.1问题的指出256.2夹具的设计266.2.1定位基准的选择266.2.2切削力及夹紧力的计算266.2.3定位误差的分析27设计说明1.零件的分析1.1零件的作用题目所给定的是解放牌汽车底盘传动轴上的万向节滑动叉（见附图一），它位于传动轴的端部。主要作用一是传递扭矩，使汽车获得前进的动力；二是当汽车后桥钢板弹簧处在不同的状态时，由本零件可以调整传动轴的长短及其位置。零件的两个叉头部位上由两个39+0.027-0.010mm的孔，用已安装滚针轴承并与十字轴相连，起万向联轴节作用。零件65mm外圆内为50mm 与传动轴端部的花键轴相配合，用于传递动力之用。1.2零件的工艺分析万向节滑动叉共有两组加工表面，它们之间是由一定的位置要求。现分析如下:(1)以39mm孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：两个39+0.027-0.010 mm的孔及其倒角，尺寸为1180-0.07 mm的与两个孔39+0.027-0.010 mm相垂直的平面，还有在平面上的四个M8螺孔。其中，主要加工表面为39+0.027-0.010 mm的两个孔。（2）以50mm花键孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括: 50+0.0390mm十六齿方齿花键孔，55mm阶梯孔，以及65mm的外圆表面和M601mm的外螺纹表面。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要有以下位置要求：50+0.0390mm花键孔与39+0.027-0.010 mm二孔中心联线的垂直度公差为100:0.2;39mm二孔外端面对39mm孔垂直公差度为0.1mm。50+0.0390mm花键槽宽中心线与39mm中心线偏转角度公差为2。由上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。2工艺规程的设计2.1确定毛坯的制造形式零件材料是45钢。考虑到汽车在运行中要经常加速及正、反向行驶，零件在工作过程中则经常承受交变载荷及冲击性载荷，因此应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠性。由于零件年产量是属于中或者大批量生产，而且零件的尺寸不大，故可采用模锻成型。这对提高生产率、保证加工质量也是有利的。2.2基准的选择2.2.1粗基准的选择。对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。但对本零件来说，如果以65mm外圆(或62mm外圆)表面作基准（四点定位），则可能造成这一组内外圆柱表面与零件的叉部外形部对称。按照有关粗基准的选择原则（即当零件有部加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干个不加工表面时，则应与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准），现选取叉部两个39+0.027-0.010 mm的孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两个V形块支承这两个39+0.027-0.010 mm的外轮廓作主要定位面，以消除X移动、X转动、Y移动、Y转动四个自由度；再用一对自动定心的窄口卡爪夹持在65mm外圆柱面上，用以消除Z移动Z转动两个自由度，达到完全定位。2.2.2精基准的选择。精基准的选择主要应该考虑基准重合问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。3.制定工艺线路由于生产类型为大批生产，故采用万能机床配以专用夹具， 尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还降低成产成本。3.1工艺路线方案（一）工序1：车外圆62mm，60mm，车螺纹M601mm工序2：两次钻孔并扩钻花孔43mm，锪沉头孔55mm工序3：倒角530工序4：钻Rcl/8底孔工序5：拉花键孔工序6：粗铣39mm二孔端面工序7：精铣39mm二孔端面工序8：钻、扩、粗铣、精铣两个39mm孔至图样尺寸并锪倒角245工序9：钻M8mm底孔6.7mm，倒角120工序10：攻螺纹M8mm，Rcl/8工序11：冲箭头工序12：终检3.2工序路线方案（二）工序1：粗铣39mm二孔端面工序2：精铣39mm二孔端面工序3：钻39mm二孔（不到尺寸）工序4：镗39mm二孔（不到尺寸）工序5：精镗39mm二孔，倒角245工序6：车外圆62mm，60mm，车螺纹M601mm工序7：钻、镗孔43mm，并锪沉头孔55mm工序8：倒角530工序9: 钻Rcl/8底孔工序10：拉花键孔工序11：钻M8mm底孔6.7mm，倒角120 工序12：攻螺纹M8mm，Rcl/8工序13：冲箭头工序14：终检3.3工艺方案的比较和分析上述两个工艺方案的特点在于：方案（一）是先加工以花键孔为中心的一组表面，然后以此为基面加工39mm二孔；而方案（二）则与其相反，先加工39mm孔，然后在以此二孔为基准加工花键孔及其外表面。经比较可见，先加工花键孔后再以花键孔定位加工39mm二孔，这时的位置精度交易保证，并且定位及装夹都较方便。但方案（一）中的工序8虽然代替，了方案（二）中的工序3、4、5，减少了装夹次数，但工序内容太多，不设计组合机床也会是选用转塔车床，而转塔车床大多数用于粗加工，用来加工39mm二孔不合适。所以我们将方案（二）中的工序3、4、5移到方案（一）中，改为两道工序。具体工艺过程如下:工序1：车外圆62mm，60mm，车螺纹M601mm（粗基准的选择如前所述）工序2：两次钻孔并扩钻花孔43mm，锪沉头孔55mm，以62mm外圆定位工序3：倒角530工序4：钻Rcl/8锥螺纹底孔工序5：拉花键孔工序6：粗铣39mm二孔端面，以花键孔及其端面为基准工序7：精铣39mm二孔端面工序8：钻孔两次并扩孔39mm工序9：精镗并细镗39mm二孔，倒角245（工序7、8、9的定位均以工序6相同）工序10：钻M8mm螺纹底孔，倒角120工序11：攻螺纹M8mm，Rcl/8工序12：冲箭头工序13：终检以上加工方案大致看来还是合理的，但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后，发现仍有问题，主要表现在39mm两个孔及其端面加工要求上。图样规定：39mm二孔中心线应与55mm花键孔垂直，垂直度公差为100：0.2；39mm二孔与其外端面应垂直，垂直度公差为0.1mm。由此可见，因为39mm二孔的中心线要求与55mm花键孔中心线相垂直，因此，加工及测量39mm孔时应以花键孔为基准。这样做的目的是能保证设计基准与工艺基准相重合。在上述工艺路线中也是这样拟定的。同理，39mm二孔与其外端面的垂直度（0.1mm）的技术要求在加工与测量时也应遵循上述原则。但在已制定的工艺路线中却没有这样做：加工39mm孔时，以55mm花键孔定位（这是正确的）；而加工39mm孔的外端面时，也是以55mm花键孔定位。这样做，从装夹上看似乎比较方便，但却违反了基准重合原则，产生了基准不重合误差。具体来说，当39mm二孔的外端面以花键孔为基准加工时，如果两个端面与花键孔中心线已保证绝对平行的话（这是不可能），那么由于39mm二孔中心线也花键孔仍有100：0.2的垂直度误差，则39mm孔与其外端面的垂直度误差会很大，甚至会超差而报废。这就是基准不重合而造成的结果。为了解决这个问题，原有的加工路线可仍大致保持不变，只是在39mm二孔加工完了以后，再增加一道工序：以39mm孔为基准，磨39mm二孔外端面。这样做，可以修正由于基准不重合造成的加工误差，同时也照顾了原有的加工路线中装夹较方便的特点。因此最后的加工路线确定如下：工序1：车端面及外圆62mm，60mm，并车螺纹M601mm。以两个叉耳外轮廓及65mm外圆为粗基准，选用C620-1卧式车床和专用夹具。工序2：钻、扩花键底孔43mm，锪沉头孔55mm，以62mm外圆为基准，选用C365L转塔车床。工序3：内花键孔530倒角。选用C620-1车床和专用夹具。工序4：钻Rcl/8底孔。选用Z525立式钻床及其专用钻模。这里安排钻Rcl/8底孔主要是为了下道工序拉花键孔时为消除回转自由度而设置的定位基准。本工序以花键内底孔定位，并利用叉部外轮廓消除回转自由度。工序5：拉花键孔。利用花键内底孔、55mm端面及Rcl/8锥螺纹底孔定位，选用L6120卧式拉床加工。工序6：粗铣39mm二孔端面，以花键孔定位，选用X63卧式铣床加工工序7：钻、扩39mm二孔及其倒角。以花键孔及端面定位，选用Z535立式钻床加工。工序8：精、细镗39mm二孔，选用T740型卧式金刚镗床及其专用夹具加工，以花键内孔及其端面定位。工序9：磨39mm二孔端面，保证尺寸1180-0.07 mm，以39mm孔及花键孔定位，选用M7130平面磨床及其专用夹具。工序10：钻叉部四个M8mm螺纹底孔并倒角。选用Z525立式钻床及其专用夹具，以花键孔及39mm孔定位。工序11：攻螺纹4-M8mm及Rcl/8。工序12：冲箭头。工序13：终检。4.机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“万向节滑动叉”零件材料为45钢，硬度HBS为207241，毛坯重量约为6kg，生产类型大批生产，采用在锻锤上合模模锻毛坯。根据上述资料及其加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及其毛坯尺寸如下：4.1外圆表面（62mm及M601mm）考虑其加工长度为90mm，与其联结的非加工外圆表面直径为65mm，为简化模锻毛坯的外形，现直接取其外圆表面直径为65mm。62mm表面为自由尺寸公差，表面粗糙度值要求为RZ200m，只要求粗精度加工，此时直径余量2Z=3mm已能满足加工要求。4.2外圆表面延轴线长度方向的加工余量及公差（M601mm端面）。查机械制造工艺设计简明手册其中锻件重量为6kg，锻件复杂形状系数为S1，锻件材质系数取M1，锻件轮廓尺寸（长度方向）180315mm，故长度方向偏差为+1.5-0.7mm。长度方向的余量查机械制造工艺设计简明手册其余量规定值为2.02.5mm，现取2.0mm。4.3两内孔39+0.027-0.010mm（叉部）。毛坯为实心，不冲孔。两内孔精度要求介于IT7IT8之间，参照机械制造工艺设计简明手册确定工序尺寸及余量为：钻孔：25mm钻孔：37mm 2Z=12mm扩孔：38.7mm 2Z=1.7mm精镗：38.9mm 2Z=0.2mm细镗：39+0.027-0.010mm 2Z=0.1mm4.4花键孔（16-50+0.0390mm43+0.160mm5+0.0480mm）要求花键孔为外径定心，故采用拉削加工。内径尺寸为43+0.160mm，见图样。参照机械制造工艺设计简明手册确定孔的加工余量分配：钻孔：25mm钻孔：41mm扩孔：42mm拉花键孔（16-50+0.390mm43+0.160mm5+0.0480mm）花键孔要求外径定心，拉削时的加工余量参照机械制造工艺设计简明手册取2Z=1mm。4.5 39+0.027-0.010mm二孔外端面的加工余量（计算长度为1180-0.07mm）：按照机械制造工艺设计简明手册取加工精度F2，锻件复杂系数S3，锻件重6kg,则二孔外端面的单边加工余量为2.03.0mm，取Z=2mm。锻件的公差按机械制造工艺设计简明手册材料系数取M1，复杂系数S3，则锻件的偏差+1.3-0.7mm。磨削余量：单边0.2mm（见机械制造工艺设计简明手册），磨削公差即零件公差0.07mm。铣削余量：铣削的公称余量（单边）为：Z=2.0-0.2=1.8（mm）铣削公差：现规定本工序（粗铣）的加工精度为IT11级，因此可知本工序的加工尺寸偏差-0.22mm（入体方向）。由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工误差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际上，加工余量有最大及最小之分。由于本设计规定的两件为大批生产，应采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。毛坯名义尺寸118=22=12239mm二孔外端面尺寸加工余量和工序间余量及公差分布图见图1.4.1118+1.3-0.7-0.222-0.072最小余量加工方向最大余量最小余量粗铣磨118+0.22=118.4最大余量图1.4.1由图可知：毛坯名义尺寸：118+22=122(mm)毛坯最大尺寸：122+1.32=124.6（mm）毛坯最小尺寸：122-0.72=120.6（mm）粗铣后最大尺寸：118+0.22=118.4（mm）粗铣后最小尺寸：118.4-0.22=118.18（mm）磨后尺寸与零件图尺相同，即1180-0.07mm最后，将上述计算的工序间的尺寸及公差整理成表1.4.2.万向节滑动叉的锻件毛坯图见附图2.表1.4.2加工余量计算表 （mm） 工序 锻件毛胚 粗铣二端面 磨二端面 加工尺寸及公差 （39二端面 零件尺寸1180-0.07） 最大 124.6 118.4加工前尺寸 最小 120.6 118.18 最大 124.6 118.4 118加工后尺寸 最小 120.6 118.18 117.93加工余量（单边） 2 最大 3.1 0.2 最小 1.21 0.125加工公差（单边） +1.3 -0.7 -0.22/2 -0.07/25.确定切削用量及基本工时工序1：车削端面、外圆及螺纹。本工序采用计算法确定切削用量。5.1加工条件工件材料：45钢正火，b=0.60GPa，模锻。加工要求：粗车60mm端面及60mm、62mm外圆，表面粗糙度值Rz=200m；车螺纹M601mm。机床：C620-1卧式车床。刀具：刀片材料为YT15，刀杆尺寸为16mm25mm，kr=90,r0=15，0=12，rR=0.5mm。60螺纹车床：刀片材料为W18Cr4V。5.2计算切削用量 粗车M601mm端面：确定端面最大加工余量：已知毛坯长度方向的加工余量为2+1.5-0.7mm，考虑7的模锻拔模斜度，则毛坯长度方向的最大加工余量Zmax=7.5mm。但实际上，由于以后还要钻花键底孔，因此端面不必全部加工，而可以留出一个40mm心部待以后钻孔时加工掉，故此时实际端面最大加工余量可按Zmax=5.5 mm考虑，分两次加工，ap=3mm计。长度加工公差按IT12级，取-0.46mm（入体方向）。确定进给量f：根据切削用量简明手册，当刀杆尺寸为16 mm25mm，ap3mm以及工件直径为60mm时f=0.50.7mmr按C620-1车床说明书取f=0.5mmr计算切削速度：按切削用量简明手册，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）：vc=(cvTmapxvfyv)kv(mmin)式中，cv=242，xv=0.15，yv=0.35，m=0.2。修正系数kv切削用量简明手册即kmv=1.44,ksv=0.8,kkv=1.04,kkrv=0.81,kBv=0.97所以vc=(242600.230.150.50.35) 1.440.81.040.810.97 =108.6(mmin)确定机床主轴转速：ns=(1000vc)(d)=(1000108.6)(65)532(rmin)按机床说明书，与532(rmin)相近的机床转速为480 rmin及600rmin。现选取nw=600 rmin。如果选480 rmin，则速度损失较大。所以实际切削速度v=122 mmin。计算切削工时：按机械制造工艺设计简明手册取l=65-402=12.5(mm),l1=2 mm,l2=0,ls=0tm=(l+l1+l2+lsnwf)i=(12.5+2)(6000.5) 2=0.096(min) 粗车62mm外圆，同时应效验机床功率及进给机构强度：切削深度：单边余量z=1.5mm,可一次切除。进给量：根据切削用量简明手册选用f=0.5mmr。计算切削速度：见切削用量简明手册vc=cvTmapxvfyykv =242(600.21.50.150.50.35)1.440.80.810.97 =116(mmin)确定主轴转速：ns=(1000vc)(d)=(1000116)(65)=568(rmin)按机床选取n=600 rmin。所以实际切削速度v=dn1000=122(mmin)检验机床功率：主切削力Fc按切削用量简明手册所示公式计算Fc=cFcapxFcfyFcvcnFckFc式中：cFc=2795，xFc=1.0，yFc=0.75，nFc=-0.15kMp=(b650)nF=(600650)0.75=0.94kkr=0.89所以Fc=27951.50.50.75122-0.150.940.89=1012.5（N）切削时消耗功率Pc为Pc=(Fcvc)/(6104)=(1012.5122)/(6104)=2.06(kw)由切削用量简明手册中C620-1机床说明书可知，C620-1主电动机功率为7.8 kw，当主轴转数为600 rmin时，主轴传递的最大功率为5.5kw,所以机床功率足够，可以正常加工。效验机床进给系统强度：已知主切削力Fp按切削用量简明手册公式计算Fp= cFpapxFpfyFpvcnFpkFp式中：cFp=1940,xFp=0.9, yFp=0.6,nFp=-0.3kMp=(b650)nF=(600650)1.35=0.897kkr=0.5所以Fp=19401.50.90.50.6122-0.30.8970.5=195(N)而轴向切削力Ff=cFfapxFffyFfvcnFfkFf式中：cFf=2880, xFf=1.0, yFf=0.5, nFf=-0.4kMp=(b650)nF=(600650)1.0=0.923kkr=0.5所以Fp=19401.50.9122-0.30.8971.17=480(N)取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数=0.1，则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为F=Ff+（Fc+Fp） =480+0.1（1012.5+195）=600（N）而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为3530N（见切削用量简明手册），故机床进给系统可正常工作。切削工时：t=(l+l1+l2)/(nf)式中，l=90,l1=4,l2=0,所以t=(90+4)/(6000.5)=0.31(min) 车60mm外圆柱面：ap=1mm,f=0.5mm/r(切削用量简明手册Ra=6.3m,刀夹圆弧半径r=1.0mm),切削速度vcvc=cv/(Tmapxvfyv)kvcv=242,m=0.2,T=60,xv=0.15,yv=0.35,km=1.44,kk=0.81。则vc=242/(600.210.150.50.35) 1.440.81=159(mmin)N=(1000v)/(d)=(1000159)/(60)=843(rmin)鞍机床说明书取n=770rmin,则此时v=145mmin切削工时t=(l+l1+l20/(nf)式中：l=20,l1=4,l2=0,所以T=(20+4)/(7700.5)=0.062(min) 车螺纹M601mm：计算切削速度：计算切削速度由参考文献中查得，刀具寿命T=60 min，采用高速钢螺纹车刀，规定粗车螺纹时ap=0.17,走刀次数i=4；精车螺纹时ap=0.08，走刀次数i=2，则vc=cv/ (Tmapxvt1yv) kv (mmin)式中：cv=11.8,m=0.11,xv=0.70,yv=0.3,螺距t1=1kM=(0.637/0.6)1.75=1.11 kk=0.75 所以粗车螺纹时：vc=11.8/(600.110.170.710.3)1.110.75=21.57(mmin)精车螺纹时：vc=11.8/(600.110.080.710.3)1.110.75=36.8(mmin)确定主轴转数：粗车螺纹时n1=(1000v)/(D)=(100021.57)/(60)=114.4(rmin)按机床说明书取 n=96 rmin实际切削速度 vc=18 mmin精车螺纹时 n2=(1000v)/(D)=(100036.8)/(60)=195(rmin)按机床说明书取 n=184 rmin实际切削速度 v=34 mmin切削工时：取切入长度l1=3mm,粗车螺纹工时t1=(l+l1)/(nf)i=(15+3)/(961)4=0.75(min)精车螺纹T2=(l+l1)/(nf)i=(15+3)/(1951) 2=0.18(min)所以车螺纹的总工时为：t=t1+t2=0.93(min)工序2：钻、扩花键底孔43mm及锪沉头孔55mm，选用机床：转塔 车床C365L。（1） 钻孔25mmf=0.41mm/r(见切削用量简明手册)v=12.25m/min(见切削用量简明手册)ns=(1000v)/(d)=(100012.25)/(25)=155(rmin)按机床选取nw=136r/ min(按机械制造工艺设计简明手册)所以实际切削速度v=dn/1000=(25136)/1000=10.68(m/min)切削工时t=l+l1=l2/nwf=150+10+4/1360.41=3(min)式中：l1=10mm,l2=4mm,l=150mm。（2） 钻孔41mm。根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系为f=(1.21.3)f钻v=(1/2) (1/3)v钻式中f钻、v钻加工实心孔时的切削用量。现已知f钻=0.56mm/r(切削用量简明手册) v钻=19.25m/min(切削用量简明手册)并令f=1.35f钻=0.76mm/r 按机床取f=0.76mm/rv=0.4v钻=7.7m/minns=(1000v)/(D)=(10007.7)/(41)=5.9(r/min)按机床选取nw=58r/min所以实际切削速度为v=(4158)/1000=7.47(m/min)切削工时l1=7mm,l2=2mm,l=150mmt=(150+7+2)/(0.7659)=3.55(min)(3)扩花键底孔43mm。根据切削用量简明手册，查得扩孔钻孔43mm孔时的进给量，并根据机床规格选f=1.24mm/r扩孔钻扩孔时的切削速度，根据其他有关资料，确定为v=0.419.25=7.7(m/min)ns=(10007.7)/(43)=57(r/min)按机床选取nw=58 r/min切削工时l1=3mm,l2=1.5mm则t=(150+3+1.5)/(581.24)=2.14(min)(4)锪圆柱式沉头孔55mm。根据有关资料介绍，锪沉头孔时进给量及切削速度约为钻孔时的1/21/3,故f=1/3f钻=(1/3)0.6=0.2(mm/r)按机床取0.21mm/rv=1/3v钻=(1/3)25=8.33(m/min)ns=(1000v)/(D)=(10008.33)/(55)=48(r/min)按机床选取nw=44r/min，所以实际切削速度v=Dnw/1000=5548/1000=8.29(m/min)切削工时l1=2mm,l2=0,l=8mm,则t=(l+l1+l2)/nf=(8+2)/440.21=1.08(min)在本工步中，加工55mm沉头孔的测量长度，由于工艺基准与设计基准不重合，故需要进行尺寸换算。按图样要求，加工完毕后应保证尺寸45mm。尺寸链如图1-3所示，尺寸45mm为终结环（封闭环）给定尺寸185mm及45mm，由于基准不重合，加工时应保证尺寸AA=185-45=140(mm)因封闭环公差等于各组成环公差之和，即T(45)=T(185)+T(140)图5-2-1 55mm孔深的尺寸换算185A45现由于本尺寸链较简单，故分配公差法。尺寸45mm按自由尺寸取公差等级IT16，其公差T（45）=1.6mm,并令T（185）=T（140）=0.8mm。工序3：43mm内孔530倒角，选用卧式车床C620-1。由于最后的切削宽度很大，故按成形车削制定进给量。据手册及机床取f=0.08mm/r(切削用量简明手册)当采用高速钢车刀时，根据一般资料，确定切削速度v=16m/min。则ns=(1000v)/(D)=(100016)/(43)=118(r/min)按机床说明书取nw=120r/min,则此时切削速度为v=(Dnw)/1000=16.2(m/min)切削工时l=5mm,l1=3mm,则t=(l+l1)/(nwf)=(5+3)/(1200.08)=0.83(min)工序4：钻锥螺纹Rcl/8底孔（8.8mm）f=0.11mm/r(见切削用量简明手册)v=25m/min(见切削用量简明手册)所以n=(1000v)/(D)=(100025)/(8.8)=904(r/min)按机床选取nw=680(r/min)( 见切削用量简明手册)实际切削速度v=(Dn)/1000=(8.8680)/1000=18.8(m/min)切削工时 l=11mm,l1=4mm,l2=3mm,则t=(l+l1+l2)/(nwf)=(l1+4+3)/(6800.11)=0.24(min)工序5：拉花键孔单面齿升：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿升为0.06mm,拉削速度v=0.06m/s(3.6m/min)切削工时T=(Zblk)/(1000vfzz)式中Zb单面余量3.5mm(由43mm拉削至50mm)；l拉削表面长度，140mm；考虑校准部分的长度系数，取1.2；k考虑机床返回行程系数，取k=1.4；v拉削速度（m/min）；fz拉刀单面齿升；z拉刀同时工作齿数，z=1/p；p拉刀齿距：p=(1.251.5)l =1.35140=16mm所以，拉力同时工作齿数z=l/p=140/169则:t=(3.51401.21.4)/(10003.60.069)=0.42(min)工序6：粗铣39mm二孔端面，保证尺寸118.40-0.22mmFz=0.08mm/齿（参考切削用量简明手册）切削度：参考有关手册，确定v=0.45m/s,即27m/min。采用高速钢镶齿三面刃铣刀,dw=225mm,齿数z=20。则ns=(1000v)/(dw)=(100027)/(225)=38(r/min)现采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书（机械制造工艺设计简明手册）取nw=37.5r/min,故实际切削速度为v=(dwnw)/1000=(22537.5)/1000=26.5(m/min)当nw=37.5r/min时，工作台的每分钟进给量fm应为fm=fzznw=0.082037.5=60(mm/min)查机床说明书，刚好有fm=60m/min,故直接选用该值。切削工时：由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，利用作图法，可得出的行程l+l1+l2=105mm,则机动工时为tm= (l+l1+l2)/ fm=105/60=1.75(min)工序7：钻、扩39mm二孔及倒角。（1） 钻孔25mm。确定进给量f：根据切削用量简明手册，当钢的b800Mpa,d0=25mm时，f=0.390.47mm/r。由于本零件在加工25mm孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则f=(0.390.47) 0.75=0.290.35(mm/r)根据Z535机床说明书，现取f=0.25mm/r。切削速度：根据切削用量简明手册，查得切削速度v=18m/min。根据机床说明书，取ns=(1000v)/(dw)=(100018)/ (25)=229(r/min)切削工时 l=19mm,l1=9mm,l2=3mmtm1=(l+l1+l2)/(nwf)=(19+9+3)/(1950.25)=0.635(min)以上为钻一个孔时的机动时间。故工序的机动工时为tm=tm12=0.6352=1.27(min)(2)扩钻37mm孔。利用37mm的钻头对25mm的孔进行扩钻。根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取f=(1.21.8)f钻=(1.21.8)0.650.75 =0.5850.87(mm/r)根据机床说明书，选取f=0.57mm/rv=(1/2)(1/3)v钻12=64(m/min)则主轴转速为n=51.634r/min并按机床说明书取nw=68r/min。实际切削速度为:v=(dwnw)/1000=(3768)/1000=7.9(m/min)切削工时（一个孔）l=19mm,l1=6mm,l2=3mm则t1=(19+6+3)/(nwf)=28/(680.57)=0.72(min)当扩钻两个孔时，机动工时为t=0.722=1.44(min)(3)扩孔38.7mm。采用刀具：38.7专用扩孔钻；进给量：f=(0.91.2)0.7=0.630.84(mm/r)(切削用量简明手册)查机床说明书，取f=0.72mm/r。机床主轴转速：取n=68r/min,切削速度v=8.26m/min。机动工时 l=19mm,l1=3mm,l2=3mm,则t1=(19+3+3)/(nf)=25/(680.72)=0.51(min)当加工两个孔时tm=0.512=1.02(min)(4)倒角245双面。采用90锪钻。为缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与扩孔时相同：n=68r/min,手动进给。工序8：精、细镗39+0.027-0.010mm二孔，选用机床：T740金刚镗床。（1） 精镗孔至38.9mm，单边余量Z=0.1mm，一次镗去全部余量，ap=0.1mm。进给量f=0.1mm/r根据有关手册，确定金刚镗床的切削速度为v=100m/min,则nw=(1000v)/(D)=(1000100)/(39)=816(r/min)由于T740金刚镗床主轴转速为无级调速，故以上转速可以作为加工时使用的转速。切削工时（当加工一个孔时）l=19mm,l2=3mm,l3=4mm,则t1=(l+l1+l2)/ (nwf)=(19+3+4)/(8160.1)=0.32(min)所以两个孔加工时的机动时间为t=0.322=0.64(min)(2)细镗孔至39+0.027-0.010mm。由于细镗与精镗孔共用一个镗杆，利用金刚镗床同时对工件精、细镗孔，故切削用量及工时均与精镗相同ap=0.05mm；f=0.1mm/r；nw=816r/min；v=100m/min；t=0.64 min；工序9：磨39mm二孔端面，保证尺寸1180-0.07 mm。（1）选择砂轮。见机械制造工艺设计简明手册所以选择：WA46KV6P35040127其含义为：砂轮磨料为白金刚，粒度为46号，硬度为中软1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为35040127（DBd）。（2）切削用量的选择。砂轮转速n砂=1500r/min(见机床说明书)，v砂=27.5m/s。轴向进给量 fa=0.5B=20mm(双行线)工件速度 vw=10m/min 径向进给量 fr=0.015mm/双行线(3)切削工时。当加工1个表面时t1=（2LbZbk）/（1000vfafr）(见机械制造工艺设计简明手册)式中 L加工长度，L=73mm；b加工宽度，68mm；Zb单面加工余量，Zb=0.2mm；k系数，1.10；v工作台移动速度（m/min）；fa工作台往返一次砂轮轴向进给量；fr工作台往返一次砂轮径向进给量。则t1=(273681.1)/(100010200.015)=10920/3000=3.64(min)当加工两端面时tm=3.642=7.28(min)工序10：钻螺纹底孔4-6.7mm并倒角120v=20m/min(切削用量简明手册)所以ns=(1000v)/(D)=(100020)/(6.7)=950(r/min)按机床取nw=960r/min，故v=20m/min。切削工时（4个孔）l=19mm,l1=3mm,l2=1mm,则tm=(l+l1+l2)/(nwf)4=(19+3+1)/(9600.1)4=0.96(min)倒角仍取n=960r/min。手动进给。工序11：攻螺纹4-M8mm及Rcl/8。由于公制螺纹M8mm与锥螺纹Rcl/8外径相差无几，故切削用量一律按加工M8选取v=0.1m/s=6m/min所以ns=238r/min按机床选取nw=195r/min，则v=4.9m/min。机动工时：l=19mm,l1=3mm,l2=3mm,攻M8孔，则tm1=(l+l1+l2)2/(nf)4 =(19+3+3)2/(1951)4=1.02(min)攻Rcl/8孔，l=11mm,l1=3mm,l2=0,则tm2=(l+l1+l2)/(nf)2=(11+3)/(1950.94)2=0.15(min)最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡片中。见附表16专用夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与指导老师协商，决定设计第6道工序粗铣39mm二孔端面的铣床夹具。本夹具将用于X63卧式铣床。刀具为两把高速钢镶齿三面刃铣刀，对工件的两个端面同时进行加工。6.1问题的指出本夹具主要是用来粗铣39mm二孔的两个端面，这两个端面对39mm孔及花键孔都有一定的技术要求。但加工到本道工序时，39mm孔尚未加工，而且这两个端面在工序9还要进行磨削加工。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。6.2夹具设计6.2.1定位基准的选择由零件图可知，39mm二孔端面应对花键孔中心线有平行度及对称度要求，其设计基准为花键孔中心线。为了使定位误差为零，应该选择以花键孔定位的自动定心夹具。但这种自动定心夹具在结构上将过于复杂，因此这里只选用以花键孔为主要定位基面。为了提高加工效率，现决定用两把镶齿三面刃铣刀对两个39mm孔端面同时进行加工。同时，为了缩短辅助时间，准备采用气动夹紧。6.2.2切削力及夹紧力的计算刀具：高速钢镶齿三面刃铣刀，225mm，z=20,则F=(cFapxFfzyFaeuFz)/(d0qFnwF)(切削用量简明手册)式中：cF=650mm，ap=3.1mm,xF=1.0mm,fz=0.08mm,yF=0.72,ae=40mm(在加工面上测量的近似值) uF=0.86，d0=225mm, qF=0.86, wF=0,z=20,所以F=(6503.10.080.72400.8620)/2250.86=1456(N)当用两把刀铣削时，F实=2F=2912（N）水分分力：FH=1.1F实=3203（N）垂直分力：FV=0.3F实=873（N）在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数K=K1K2K3K3式中：K1基本安全系数，1.5； K2加工性质系数，1.1； K3刀具钝化系数，1.1； K4断续切削系数，1.1。则F=KFH=1.51.11.11.13203=6395(N)选用气缸-斜楔夹紧机构，楔角=10，其结构形式选用型，则扩力比i=3.42。为克服水平切削力，实际夹紧力N应为N（f1+f2）=KFH所以N=(KFH)/(f1+f2)其中f1及f2为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，f1=f2=0.25。则N=6395/0.5=12790（N）气缸选用100mm。当压缩空气单位压力p=0.5Mpa时，气缸推力为3900N。由于已知斜楔机构的扩力比i=3.42,故由气缸产生的实际夹紧力为N气=3900i=39003.42=13338(N)此时N气已大于所需的12790N的夹紧力，故本